Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Оконч.испр. Лаб. практикум Мат. ТКМ..doc
Скачиваний:
6
Добавлен:
25.08.2019
Размер:
19.41 Mб
Скачать

Исследование влияния углерода на механические свойства стали

В процессе испытаний производится определение характеристик механических свойств стали с различным содержанием углерода. Полученные характеристики вносятся в сводную таблицу испытаний, по которым строятся зависимости механических свойств стали от содержания в ней углерода и проводится анализ.

Порядок выполнения работы

1. Измерить расчетную длину ℓ0 и диаметр рабочей части d0 образца. Величина ℓ0 измеряется штангенциркулем с точностью 0,1 мм. Диаметр d0 измеряется микрометром с точностью 0,01 мм в трёх сечениях (в середине и по краям рабочей части). По наименьшему значению d0 рассчитать площадь поперечного сечения рабочей части образца F0 =πd02/4.

2. Произвести испытание образцов в порядке, указанном преподавателем.

3. Измерить диаметр рабочей части образца в месте разрыва dк и вычислить площадь F0 =πdк2/4. Измерение dк производить штангенциркулем с точностью до 0,1 мм.

4. По диаграмме растяжения определить нагрузки Рпц, Рт0,2) и Рmax, а также остаточную деформацию Δℓпл.

5. Рассчитать характеристики прочности σпц, σт0,2), σв, и пластичности δ и ψ материала образцов.

6. Сравнением рассчитанных характеристик прочности и пластичности с аналогичными характеристиками, приведенными в ГОСТ 1050-88, 14959-79 и 1435-74 (таблица 1 приложения) определить марку испытанной стали и содержание в ней углерода. Привести примеры применения данной стали.

7. Внести полученные сведения в сводную таблицу испытаний.

8. По данным сводной таблицы испытаний построить графики зависимостей характеристик прочности и пластичности стали от содержания в ней углерода.

9. Сформулировать выводы по работе, в которых отразить влияние содержания углерода на механические свойства стали.

Контрольные вопросы

1. Какие образцы применяются при испытаниях на растяжение?

2. Изобразите схему диаграммы растяжения для низкоуглеродистой и среднеуглеродистой стали.

3. Укажите на диаграмме растяжения точку начала образования на образце шейки.

4. Укажите на диаграмме точки, по которым определяются характеристики прочности.

5. Приведите формулы для определения характеристик прочности и пластичности.

6. Дайте определение предела пропорциональности, предела текучести, условного предела текучести, временного сопротивления.

7. Как обозначаются и в каких единицах измеряются характеристики прочности и пластичности?

8. Как по диаграмме растяжения определить величину пластической деформации образца?

9. Как влияет содержание углерода на характеристики прочности стали?

10. Как влияет содержание углерода на характеристики пластичности стали?

Литература для самостоятельной работы:

    1. Солнцев Ю.П., Пряхин Е.И., Ф.Войткун Материаловедение. СПб, Химиздат, 2002 с.80-81

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

Исследование структуры и свойств легкоплавких припоев

3.1. Учебные цели:

  1. Ознакомиться с методикой проведения термического анализа сплавов и экспериментального построения диаграмм состояния.

  2. Определить значения критических температур для сплавов

  3. Построить приближенную диаграмму состояния для свинцово-сурьмянистых и медно-никелевых сплавов.

  4. Изучить правило фаз и отрезков.

  5. Изучить структурный состав припоев по диаграмме Pb-Sn.

3.2. Учебные вопросы:

  1. Диаграмма состояния с эвтектикой и с неограниченным твердым раствором.

  2. Основные линии и области диаграммы.

  3. Значение диаграммы состояния для решения практических задач.

3.3. Теоретическое обоснование роботы

Сплавы - это сложные вещества, полученные сплавлением двух и более компонентов.

Строение сплава зависит от того, в какие взаимодействия всту­пают компоненты, образующие сплав. В связи с этим могут быть образованы три вида сплавов: механические смеси, твердые растворы и химические соединения.

3.3.1. Диаграмма состояния с механической смесью (эвтектикой)

Сплав системы Pb - Sb относится к сплавам типа "механические смеси". Механическая смесь образуется тогда, когда компоненты, образующие сплав, взаимно растворимы в жидком состоянии, не растворимы в твердом состоянии и не образуют химических соеди­нений.

Особенность кристаллизации сплавов типа механические смеси рассмотрим на примере сплавов Pb-Sb следующего состава:

1. 5% Sb и 95% Pb

2. 13% Sb и 87% Pb

3. 30% Sb и 70% Рb

Кривые охлаждения этих сплавов представлены на рис.3.1,3.2 и 3.3.

Кривая охлаждения сплава из 5 % Sb и 95 % Pb состоит из четырех участков (рис. 3.1)

1 - охлаждение сплава в жидком состоянии;

2 - кристаллизация избыточного компонента (Pb) в интервале температур – T1 - T2 ;

3 - одновременная кристаллизация свинца и сурьмы при постоянной

температуре T2.

4 - охлаждение сплава в твердом состоянии.

Кристаллизация сплава начинается при температуре T1 (верхняя критическая температура) и протекает при переменной температуре до T2 (нижняя критическая температура).

В интервале температур T 1 _- T2 из жидкости выделяются кристаллы избыточного компонента (Рb).

Если из жидкости выделяются крис­таллы Pb , то концентрация Pb в жидкой фазе уменьшается, а концентрация Sb в жидкой ôазе увеличивается. В процессе кристаллизации концентрация компонентов в жидкой фазе изменяется и стремится к такой концентрации ( 13% Sb и 87% Pb), когда оба компонента Рb и Sb из жидкости кристаллизуются сов­местно. Одновременная кристаллиза­ция сурьмы и свинца протекает при постоянной температуре.

В сплаве, содержащем 13 % Sb и 87 % Pb , из жидкой фазы происходит одновременная кристаллизация обоих компонентов (рис. 3.2). В результате образуется однородная механическая смесь. Струк­тура, состоящая из двух или более твердых фаз, одновременно крис­таллизовавшихся из жидкости, называется эвтектикой.

В сплаве, содержащем 30% Sb и 70% Pb, процесс кристал­лизации начинается при температуре T1. Из жидкой фазы начи­нают кристаллизоваться кристаллы компонента, находящегося в избытке относительно эвтектической концентрации, т.е. Sb (рис. 3.3). Если из жидкости выделяются кристаллы сурьмы, то в процессе кристаллизации жидкая фаза обогащается свинцом. Когда концентрация компонентов в жидкой фазе достигнет эвтектической концентрации (т.е. 13% Sb и 87% Pb), то начнется совместная кристаллизация обоих компонентов при постоянной температуре T2.

Кривые охлаждения показывают, что все сплавы системы Pb - Sb окончательно затвердевают при постоянной температуре - T2. Это дает основание считать, что затвердевшая при пос­тоянной температуре - T2 часть жидкого сплава имеет постоянный состав. Такому составу соответствует сплав, содержащий 13 % Sb и 87 % Pb. Для сплавов типа механические смеси температура конца кристаллизации не зависит от концентрации сплава, она постоянна для всех сплавов. Температура начала кристаллизации изменяется в зависимости от концентрации компонентов в сплаве.

Т2

Время

Sb + (Рb + Sb)

0С

Т1

Т2

Ж

Ж + Sb

Ж  Рb + Sb

Sb + (Рb + Sb)

Время

Рис.3.3. Кривая охлаждения заэвтектического сплава

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]